Plastisite modellerinin sac metal formlama sonlu elemanlar analizleri üzerine etkilerinin tespiti

Abstract

Sac metaller ağırlık/dayanım oranlarından ötürü başta otomotiv olmak üzere pek çok sektörde tercih edilmektedirler. İnce malzemelerle çalışıldığından ve karmaşık ürün formları hedeflendiğinden sac metal şekillendirme prosesleri genelde karmaşık prosesler olarak bilinmektedir. Çoğunlukla seri üretim ürünü olarak tercih edilmelerinden dolayı sac metal kalıp takımları oldukça pahalıdır. Bu nedenle kalıp takımlarının tasarım aşamasında telafi edilme zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Günümüzde bu amaçla en sık kullanılan yöntem sonlu elemanlar analizidir. Sonlu elemanlar analizlerinin ise tahmin hassasiyetlerinin yüksek olması gerekmektedir. Hassasiyete etki eden en baskın parametre ise malzemelerin plastik davranışının tanımlandığı malzeme modelleridir. Yapılan tez çalışmasında sonlu elemanlar malzeme modellerinin tahmin performansına etkisi incelenmiş olup bu amaçla derin çekme, kare kutu çekme ve V-kalıpta eğme prosesleri 4 farklı malzeme (DP600, DP980, DC05, AA5754) için incelenmiştir. Çalışmada izotropik malzeme-izotropik pekleşme kabulü yapan (Power Law), anizotropik malzeme-izotropik pekleşme kabullü yapan (Hill-48, Barlat-89) ve anizotropik malzeme - kinematik pekleşme kabullü yapan (Yoshida - Uemori) dört farklı malzeme modeli kullanılmıştır. Gerçekleştirilen simülasyon sonrasında sonuçlar deneysel veriler ile kıyaslanarak sonlu elemanlar tahmin performansları ortaya konulmuştur. En hassas tahminlerin tüm modellerde kinematik pekleşme kabullü yapan malzeme modeli ile elde edildiği tespit edilmiştir.

Sheet metals have a wide usage area due to their weight to strength ratios especially in automotive industry. Sheet metal forming processes can be described as complex manufacturing processes for working with thin materials by complex product forms, and die tools are expensive since sheet metal forming processes are in use at mass production. Therefore, sheet metal die tools must be compensate in design stages. Today, finite element analysis (FEA) are in use widely for this purpose. However, prediction performance of FEAs must be accurate. Material models which defines the plastic behavior of the materials effects the accuracy significantly. In this study, the effect of material models on finite element analysis prediction performance was investigated for this purpose deep drawing, square cup drawing, and V-die bending processes were studied using 4 different materials (DP600, DP980, DC05, AA5854). In the study, material models are used as isotropic material-isotropic hardening assumption (Power Law), anisotropic material-isotropic hardening assumption (Hill-48, Barlat-89), and anisotropic material-kinematic hardening assumption (Yoshida-Uemori). Each process was simulated using 4 different material models, than simulation results were compared with experimental studies. The most accurate results were obtained with kinematic hardening material model for all processes.